Java 測試用例編寫指南：原則、覆蓋率與 JUnit 實戰

測試用例本質

測試用例是輸入數據集合，每組數據驅動被測代碼執行，通過斷言驗證輸出是否符合預期。核心目標：發現缺陷、保證質量、支撐重構。

編寫原則：覆蓋率導向

1. 語句覆蓋

每行代碼至少執行一次。

2. 分支覆蓋

每個判斷的真/假分支均執行到。
示例：

void foo(int i, int j) {
    if (i > 0) { /* a */ } else { /* b */ }
    if (j > 0) { /* c */ } else { /* d */ }
}

分支覆蓋需至少 2 個用例：
(i=1, j=1) 覆蓋 a,c；(i=-1, j=-1) 覆蓋 b,d。

3. 路徑覆蓋

覆蓋所有可能執行路徑。上例有 4 條路徑（a-c, a-d, b-c, b-d），需 4 個用例。
現實妥協：路徑數呈指數增長，通常以分支覆蓋為基線，關鍵邏輯補充路徑覆蓋。

邊界值與等價類分區

• 邊界值：0, 1, -1, MAX, MIN, null, 空集合 等。
• 等價類：將輸入域劃分為有效/無效類，各取代表值。

JUnit 5 實戰範例

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;
import org.junit.jupiter.params.provider.CsvSource;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class CalculatorTest {
    private Calculator calc = new Calculator();

    @ParameterizedTest
    @CsvSource({
        "1, 1, 2",      // 正常
        "-1, -1, -2",   // 負數
        "0, 0, 0",      // 邊界
        "2147483647, 1, -2147483648" // 溢出
    })
    void testAdd(int a, int b, int expected) {
        assertEquals(expected, calc.add(a, b));
    }

    @Test
    void testDivideByZero() {
        assertThrows(ArithmeticException.class, () -> calc.divide(1, 0));
    }
}

最佳實踐建議

1. 命名規範：方法名_條件_預期結果，如 add_positiveNumbers_returnsSum。
2. 獨立性：用例間無依賴，可任意順序並行運行。
3. 快速反饋：單元測試毫秒級完成，集成測試分離配置。
4. 持續集成：納入 CI 流水線，覆蓋率門檻（如 80%+）。

語言無關性

測試用例編寫原則（覆蓋率、邊界、等價類）與語言無關，Java/JUnit、Python/pytest、Go/testing、JS/Jest 均遵循同一核心邏輯。